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タビ復号器の演算量削減に関する検討
CDMAにおいては、他局間干渉が周波数利用効率を決定する。この周波数利用効率を改 善する方法として、キャンセラシステムがある。キャンセラシステムにおいては、初期判定 (干渉キャンセル前のレプリカ信号生成時の復号)による誤りが特性を劣化させる大きな原因 となる。そのため、初期判定の段階でビタビ復号器を用いて誤り訂正を行なうキャンセラシ ステムが提案されている。しかしそのシステムでは1ユーザーあたり2台のビタビ復号器が 必要となり、計算量が増加してしまう。このことは音声通話などでは復号遅延を招き、問題 となる。そこで本章では、2つのビタビ復号器のうち、1台目のビタビ復号器の復号情報を 基に適応的に2台目のビタビ復号器の演算量を削減することを提案する。計算機シミュレー ションの結果、当該のビタビ復号器の計算量を最大80%程度削減することが可能となった。
2.1 はじめに
CDMAシステムにおいては、同じ周波数、同じ時間帯に複数のユーザーの情報が伝送で きるという利点があるが、所望のユーザーが他のユーザーから干渉を受けてしまう。この干 渉を、他局間干渉(Co-Channel Interference:CCI) という。そのためセルラー構造における 基地局では、受信器においてCCIを抑制し、個々のユーザーの情報を正確に検出することが 求められる。これまで基地局における複数のユーザーの情報検出(Multiuser Detection) の ために、様々な工夫がなされてきた。例えば最適検出器[2.1]は、著しく良好な特性が得ら れるが、システムがユーザー数に対して指数関数的に複雑になるといった欠点があった。そ こで、相互相関の逆行列を計算してマルチユーザーの検出を行うデコリレーターが提案され
[2.2][2.3]、最適検出器に近い特性を保持したままシステムの複雑性が抑制された。しかしこ
の検出器において受信器は相互相関を計算せねばならず、計算量がユーザー数に対して指数 関数的であった。
この指数関数的な計算量の増大なしでCCIを抑制する手段として提案されたキャンセラシ ステムは、相互相関の計算を必要とせず、システムの複雑さはユーザー数に対して線形的と
なった[2.4][2.5]。キャンセラシステムにおいては、受信信号から初期判定により個々のユー
ザーのレプリカ信号を生成し、それを受信信号から削除するといった形態をとるため、初期 判定による誤りがシステムの特性を大きく左右する。そのためこの初期判定による誤りを抑 制することが重要である。
一方、畳み込み符号化とビタビ復号[2.6]は、軟判定による誤り訂正が可能であり、セルラ
や無線LANを問わず幅広く用いられている。そこで初期判定の段階でビタビ復号器による 誤り訂正を行うキャンセラシステムが提案され[2.7][2.8]、ユーザーキャパシティの著しい増 加が達成された。しかし文献[2.7]のシステムにおいては、1ユーザー当たり初期判定の段階 で1台、復号の段階でもう1台、あわせて2台のビタビ復号器が必要となり、計算量が増大 してしまう。このことは、特に音声通信などの遅延が許されない通信においては致命的とな る可能性がある。ビタビ復号器は、状態数が少なければ今でこそ回路規模はさほど問題には ならず、DSPでも処理が可能である。しかし1990年代は、ビタビ復号器の回路規模が全体 に占める割合は大きく、処理量も問題視されていた。そのため演算量削減に関する研究がい くつか行われていた。例えば、
SST (Scarce State Transition) を用いたもの[2.9]−[2.11]、プリ復号とM-アルゴリズム
[2.12]を組み合わせたものなどがある[2.13]。これらは、ビタビ復号器の計算の大部分を占
めるACS (Add Compare Select)の計算量を減らすことで高速化を達成している。そこで本 研究では文献[2.7]を拡張し、2台目のビタビ復号器の高速化を目的とする。1台目のビタビ 復号器は、初期判定においてシステムの特性を大きく左右する部分なので、高速化は行わな いものとする。
本章では、上述のACSの計算量を減らすために、1台目のビタビ復号器の情報を2台目に フィードフォワードして高速化を行うことを提案する。2台目のビタビ復号器では、1台目 から得られた情報を基に適応的に復号パスを削減し、高速化を達成している。